ES3035190T3 - Device for inspecting for electrode assembly defects before electrolyte injection and defect inspection method therefor - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para la inspección de defectos en el conjunto de electrodos antes de la inyección de electrolito, de la presente invención, comprende: un comprobador de cortocircuitos que aplica un voltaje predeterminado a un ánodo y un cátodo del conjunto de electrodos para detectar un cortocircuito; un multímetro conectado eléctricamente al comprobador de cortocircuitos para medir el voltaje y la corriente del conjunto de electrodos a lo largo del tiempo; y una unidad de determinación de defectos conectada al multímetro para monitorear los cambios en el voltaje y la corriente medidos por este, y que determina los tipos de defectos del conjunto de electrodos a partir de los datos de cambio de voltaje y corriente según un tiempo fijo. Un método para la inspección de defectos en el conjunto de electrodos antes de la inyección de electrolito, de la presente invención, comprende los pasos de: aplicar un voltaje predeterminado a un ánodo y un cátodo del conjunto de electrodos para medir el voltaje y la corriente del conjunto de electrodos según el tiempo; y determinar, a partir de datos de cambios en el voltaje y la corriente según un tiempo fijo, los tipos de uno o más defectos entre un defecto falso, un defecto de puente y un defecto puntual. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para la inspección de defectos en el ensamble de electrodos antes de la inyección de electrolito y método de inspección de defectos para el mismo

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un aparato y un método para inspeccionar fallos de un ensamble de electrodos. Más concretamente, la presente invención se refiere a un aparato y un método para inspeccionar fallos de un ensamble de electrodos, capaz de determinar los tipos de los fallos del ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito en el ensamble de electrodos.

Antecedentes de la invención

Con el aumento del desarrollo tecnológico y la demanda de dispositivos móviles, la demanda de baterías secundarias también aumenta rápidamente. Entre las baterías secundarias, las baterías secundarias de litio se utilizan ampliamente como fuente de energía para diversos productos electrónicos, así como para varios dispositivos móviles, debido a su alta densidad de energía y alta tensión de funcionamiento y a sus excelentes características de almacenamiento y vida útil.

Un ensamble de electrodos que tiene una estructura consistente en un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo para formar una batería secundaria de litio se clasifica en gran medida en un tipo jelly-roll (tipo enrollado), un tipo de apilamiento (tipo apilado) y un tipo apilado/plegado, que es un tipo en el que se combinan el tipo jelly-roll y el tipo apilado, de acuerdo con una estructura del mismo. El método de fabricación del ensamble de electrodos se modifica ligeramente de acuerdo con la estructura descrita anteriormente.

El ensamble de electrodos se aloja en una caja, y la batería secundaria puede clasificarse en un tipo prismático, un tipo moneda, un tipo cilíndrico, un tipo bolsa, y similares de acuerdo con una forma de la caja. A continuación, se realiza un proceso de inyección de un electrolito en la caja. Es decir, la batería secundaria de litio se fabrica inyectando el electrolito en un estado en el que el ensamble de electrodos se aloja en la caja de la batería y, a continuación, sellando la caja.

Mientras tanto, el ensamble de electrodos se somete a un proceso de inspección de fallos y, a continuación, se aloja en un material exterior rellenándolo con un electrolito y sellándolo. Como método de inspección de fallos antes de inyectar el electrolito, se realiza una inspección de cortocircuito para detectar un estado de cortocircuito del ensamble de electrodos. Antes de inyectar el electrolito, un electrodo positivo y un electrodo negativo del ensamble de electrodos se aíslan eléctricamente mediante un separador entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. Sin embargo, durante un proceso de fabricación, por alguna razón, el aislamiento puede romperse y producirse un cortocircuito, en el que el electrodo positivo y el electrodo negativo están conectados eléctricamente. Dado que un ensamble de electrodos averiado en el que se ha producido un cortocircuito reduce el rendimiento de fabricación, el ensamble de electrodos averiado se detecta mediante un comprobador de cortocircuitos y se excluye de una línea de fabricación.

La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un comprobador de cortocircuitos convencional 20.

En la FIG. 1, un ensamble de electrodos 10 se aloja en una caja 4, y no se inyecta un electrolito en la caja 4. El ensamble de electrodos 10 está compuesto por un electrodo positivo 1, un separador 2 y un electrodo negativo 3, y el comprobador de cortocircuitos 20 está conectado eléctricamente a las orejetas (terminales) 1a y 3a del electrodo positivo 1 y del electrodo negativo 3. El comprobador de cortocircuitos está provisto de una fuente de alimentación predeterminada, y aplica una tensión predeterminada desde la fuente de alimentación al ensamble de electrodos 10 para detectar un estado de cortocircuito del ensamble de electrodos.

Sin embargo, el comprobador de cortocircuitos convencional detecta una magnitud de una tensión o corriente del ensamble de electrodos 10, que se detecta aplicando una tensión constante al ensamble de electrodos 10, sólo en un punto temporal específico, y compara un valor de la magnitud y un valor establecido para determinar si el ensamble de electrodos 10 pasa o falla. Por ejemplo, cuando un valor de corriente es inferior a un valor establecido, aparece "PASA" en un panel de visualización 21 del comprobador de cortocircuitos 20, y cuando fluye una sobrecorriente superior al valor establecido, aparece "FALLA" en el panel de visualización 21 del comprobador de cortocircuitos 20. Sin embargo, aunque el comprobador de cortocircuitos convencional 20 pueda encontrar un fallo, el comprobador de cortocircuitos convencional 20 puede no identificar específicamente la causa del fallo. Para evitar que un fallo se repita, debe identificarse y eliminarse la causa del mismo. Además, para la investigación y el desarrollo del ensamble de electrodos, es necesario especificar el tipo de fallo.

En particular, con el comprobador de cortocircuitos convencional es difícil detectar falsos negativos, que no son fallos reales del producto, causados por la desconexión del circuito, anomalías en el contacto de clavija o similares. Cuando se determina que un ensamble de electrodos normal falla debido a una anomalía del equipo, esto se convierte en un factor que reduce el rendimiento de la fabricación. Alternativamente, cuando se determina que un ensamble de electrodos anormal es normal debido a una anomalía del equipo, esto conduce al mismo resultado que no inspeccionar realmente el ensamble de electrodos, lo que da lugar a una reducción de la precisión de la inspección.

Además, existen varios tipos de fallos intrínsecos en los que una corriente supera un límite superior de medición debido a la aparición de un cortocircuito y es determinado como un Fallo Alto por el comprobador de cortocircuitos. Por ejemplo, es difícil para el comprobador de cortocircuitos convencional distinguir un fallo de puente, en el que se produce una separación en un electrodo y una porción separada conecta un electrodo positivo y un electrodo negativo como un puente para generar un cortocircuito, o un fallo de punto, en el que se genera un agujero en forma de punto en un separador y se rompe así el aislamiento entre un electrodo positivo y un electrodo negativo.

Para detectar los tipos de fallos descritos anteriormente, es necesario analizar específicamente los cambios en la tensión o la corriente del ensamble de electrodos, pero el comprobador de cortocircuitos convencional calcula la magnitud de la tensión o la corriente del ensamble de electrodos sólo en un punto temporal específico para determinar únicamente PASA/FALLA, y resulta difícil medir los cambios en la tensión o la corriente a lo largo del tiempo.

En consecuencia, existe la necesidad de desarrollar una técnica de inspección de fallos capaz de inspeccionar la causa de un cortocircuito o fallo de un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito en una batería secundaria.

US 2018/011144 A1 divulga un dispositivo de inspección para inspeccionar un cuerpo de estructura que incluye un par de electrodos y un separador dispuesto entre el par de electrodos. El dispositivo de inspección incluye: una unidad de medición que incluye un generador de tensión constante de corriente continua que genera una tensión de inspección constante aplicada al par de electrodos, y un circuito de detección que detecta un valor de corriente entre el par de electrodos resultante de la aplicación de la tensión de inspección; y una unidad de procesamiento que determina si el cuerpo de la estructura es defectuoso o no en función del valor de corriente detectado, y la unidad de procesamiento tiene una función que, si se observan dos o más puntos en los que una relación (Al/At) entre una cantidad de variación del valor de la corriente (Al) y una cantidad de variación del tiempo (At) varía de un valor no inferior a 0 a un valor negativo o no se observa ningún punto en el que la relación (Al/At) varíe de un valor no inferior a 0 a un valor negativo durante un período de tiempo inmediatamente posterior a la aplicación de la tensión de inspección hasta que el valor de la corriente se hace constante, determina que el cuerpo de la estructura es un producto defectuoso, y una función auxiliar que obtiene un valor de corriente de pico Ipeak, un tiempo de aparición de la corriente de pico tpeak y un área de corriente SI de una forma de onda de corriente que representa la variación del valor de corriente I a lo largo del paso del tiempo t, y si alguno de los valores de corriente de pico Ipeak, tiempo de aparición de la corriente de pico tpeak y área de corriente SI se desvía de un valor umbral preestablecido que incluye un valor límite superior y un valor límite inferior, determina que el cuerpo de la estructura es un producto defectuoso.

US 2005/242820 A1 divulga un método para probar un precursor de una celda secundaria con alta fiabilidad y alta eficiencia para juzgar que el precursor es aceptable o defectuoso. La corriente que fluye cuando se aplica una tensión de prueba entre un par de electrodos se mide antes de colocar un electrolito entre los electrodos. Si se detecta una corriente cuyo valor supera un valor de corriente de referencia predeterminado durante el tiempo que transcurre desde el inicio de la aplicación de una tensión a un precursor de celda secundaria normal hasta que la corriente se vuelve constante, se determina que el precursor está defectuoso.

JP 2004-111371 A aborda el problema de cómo proporcionar un método de inspección novedoso para inspeccionar de forma eficaz y fiable un precursor de batería secundaria (grupo de placas de electrodos), un método de fabricación para la batería secundaria que utilice el método de inspección y un dispositivo de inspección para su uso en la inspección. Como solución, se sugiere: Antes de llenar un líquido electrolítico entre un par de electrodos, se aplica una corriente que fluye a lo largo de una tensión de inspección mientras se aplica la tensión de inspección que es constante entre el par de electrodos. Cuando se detecta un valor de corriente superior a un valor de corriente de referencia previamente fijado en un periodo de tiempo comprendido entre el momento en que se inicia la aplicación de tensión a un precursor de batería secundaria normal y el momento en que la corriente se vuelve constante, se determina que el precursor está defectuoso.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato para inspeccionar fallos de un ensamble de electrodos, capaz de determinar eficazmente los tipos de los fallos del ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método de inspección de fallos de un ensamble de electrodos capaz de detectar un falso negativo, un fallo de puente y un fallo de punto que pueden no ser determinados por un comprobador de cortocircuitos convencional. La invención se define por un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 y un método de acuerdo con la reivindicación 8.

Un aspecto de la presente invención proporciona un aparato para inspeccionar un fallo de un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito, que incluye un comprobador de cortocircuitos configurado para detectar un cortocircuito del ensamble de electrodos aplicando una tensión predeterminado a un electrodo positivo y a un electrodo negativo del ensamble de electrodos; un multímetro conectado eléctricamente al comprobador de cortocircuitos y configurado para medir una tensión y una corriente del ensamble de electrodos a lo largo de un periodo de tiempo predeterminado; y una parte de determinación de fallos conectada al multímetro y configurada para supervisar los cambios de tensión y corriente medidos por el multímetro y determinar un tipo de fallo del ensamble de electrodos a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente a lo largo del periodo de tiempo predeterminado. La parte de determinación de fallos detecta un falso negativo del ensamble de electrodos comparando las formas de onda de tensión y corriente. Cuando un pico de la forma de onda de la corriente, que se determina en función de un tamaño del ensamble de electrodos, es inferior o igual a una magnitud predeterminada cuando la forma de onda de la tensión es una forma de onda normal, la parte de determinación de fallos determina el fallo como falso negativo.

En un ejemplo, el multímetro puede ser un multímetro digital.

En un ejemplo preferido, la parte de determinación de fallos puede estar conectada al comprobador de cortocircuitos y puede recibir información sobre la detección de cortocircuitos del comprobador de cortocircuitos.

En un ejemplo, cuando no hay ningún pico en la forma de onda de la corriente cuando la forma de onda de la tensión es una forma de onda normal, la parte de determinación del fallo puede determinar el fallo como falso negativo.

En otra realización, la parte de determinación de fallos puede detectar si el ensamble de electrodos tiene un fallo de puente y un fallo de punto a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos con el fallo, que el comprobador de cortocircuitos determina como un Fallo Alto, durante el periodo de tiempo predeterminado.

En un ejemplo específico, la parte de determinación de fallos puede determinar que el ensamble de electrodos que tiene una tensión máxima inferior a una tensión máxima umbral, que es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima del ensamble de electrodos con el fallo de puente y el ensamble de electrodos con el fallo de punto se sobreponen primero entre sí, tiene el fallo de puente.

Además, la parte de determinación de fallos puede determinar que el ensamble de electrodos que tiene una tensión máxima superior a una tensión máxima umbral, que es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima del ensamble de electrodos con el fallo de puente y el ensamble de electrodos con el fallo de punto se sobreponen primero entre sí, tiene el fallo de punto.

Otro aspecto de la presente invención proporciona un método de inspección de un fallo de un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito, que incluye medir una tensión y una corriente del ensamble de electrodos a lo largo del tiempo aplicando una tensión predeterminada a un electrodo positivo y a un electrodo negativo del ensamble de electrodos; y determinar al menos un tipo de fallo de entre un falso negativo, un fallo de puente y un fallo de punto a partir de los datos de los cambios de tensión y corriente durante el periodo de tiempo predeterminado. En el método de inspección de fallos, cuando un pico de una forma de onda de corriente, que se determina de acuerdo con un tipo del ensamble de electrodos, es menor o igual que una magnitud predeterminada cuando una forma de onda de tensión del ensamble de electrodos es una forma de onda normal, se determina como falso negativo.

En un ejemplo específico, en el método de inspección de fallos, cuando no hay pico en una forma de onda de corriente cuando una forma de onda de tensión del ensamble de electrodos es una forma de onda normal, puede determinarse como falso negativo.

En otra realización, en el método de inspección de fallos del ensamble de electrodos, cuando un valor máximo de corriente medido del ensamble de electrodos supera un valor límite superior establecido, el ensamble de electrodos que tiene el fallo de puente y el fallo de punto puede detectarse a partir de los datos sobre el cambio de tensión del ensamble de electrodos durante el periodo de tiempo predeterminado.

En un ejemplo concreto, puede determinarse que un ensamble de electrodos que tenga una tensión máxima inferior a una tensión máxima umbral, que es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima del ensamble de electrodos con el fallo de puente y del ensamble de electrodos con el fallo de punto se superponen primero entre sí, presenta el fallo de puente, y puede determinarse que un ensamble de electrodos que tenga una tensión máxima superior a la tensión máxima umbral presenta el fallo de punto.

De acuerdo con la presente invención, se pueden determinar con precisión los falsos negativos de un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito, mejorando así el rendimiento de fabricación.

Además, de acuerdo con la presente invención, las causas de los fallos pueden especificarse eficazmente identificando tipos de fallos intrínsecos como un fallo de puente y un fallo de punto.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un comprobador de cortocircuitos convencional.

La FIG. 2 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un aparato de inspección de fallos de un ensamble de electrodos de la presente invención.

La FIG. 3 es un gráfico que ilustra un resultado de la determinación PASA/FALLLA mediante un comprobador de cortocircuitos de la FIG. 2.

La FIG. 4 es un gráfico de las formas de onda de tensión y corriente de un ensamble de electrodos normal. La FIG. 5 es un conjunto de gráficos que ilustran una comparación entre las formas de onda de corriente de tensión de cada uno de un ensamble de electrodo normal y un ensamble de electrodo con falso averiado, que son medidas por el aparato de inspección de fallos de ensamble de electrodo de la presente invención.

La FIG. 6 es un conjunto de gráficos que ilustran las tensiones máximas de un fallo de puente y de un fallo de punto en función de la frecuencia de cada fallo.

La FIG. 7 es un gráfico de otra realización que ilustra las tensiones máximas de un fallo de puente y de un fallo de punto en función de la frecuencia de cada fallo.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En lo sucesivo, la configuración detallada de la presente invención se describirá detalladamente con referencia a los dibujos que la acompañan y a diversas realizaciones. Las realizaciones descritas a continuación se ilustran de forma ejemplar para la comprensión de la invención, y los dibujos que la acompañan no se muestran a escala real para ayudar a la comprensión de la invención, y las dimensiones de algunos componentes pueden estar exageradas.

Aunque la presente invención es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, las realizaciones específicas de la misma se muestran a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán en detalle en la presente. No obstante, debe entenderse que no existe intención alguna de limitar la presente invención a las formas concretas descritas, sino que, por el contrario, la presente invención abarca todas las modificaciones y alternativas que entran dentro del ámbito de la presente invención.

Un aparato de inspección de fallos de un ensamble de electrodos de la presente invención es para un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito. El ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito incluye todo un conjunto de celdas de electrodos en el que un electrodo positivo, un separador y un electrodo negativo se laminan mediante un proceso de laminación y se cortan en unidades de celdas, un ensamble de electrodos de tipo apilado en el que los ensambles de celdas de electrodos se apilan, un ensamble de electrodos de tipo plegable en el que el ensamble de celdas de electrodo se pliega con un separador, un ensamble de electrodos de tipo apiladoplegado en el que el ensamble de celdas de electrodo se apila y se pliega con un separador, y una celda de empaquetado en la que un ensamble de celdas de electrodo se aloja en una caja pero aún se encuentra en una etapa previa a que se inyecte un electrolito. En consecuencia, el ensamble de electrodos, que ha de ser inspeccionado, de la presente invención no se aloja necesariamente en una caja.

La FIG. 2 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de un aparato de inspección de fallos de un ensamble de electrodos de la presente invención.

Un aparato de inspección de fallos de ensambles de electrodos 100 de la presente invención incluye un comprobador de cortocircuitos 20 configurado para detectar un cortocircuito de un ensamble de electrodos 10 aplicando una tensión predeterminada a un electrodo positivo 1 y a un electrodo negativo 3 del ensamble de electrodos 10; un multímetro 30 conectado eléctricamente al comprobador de cortocircuitos 20 y configurado para medir una tensión y una corriente del ensamble de electrodos 10 a lo largo del tiempo; y una pieza de determinación de fallos 40 conectada al multímetro 30 y configurada para supervisar los cambios de tensión y corriente medidos por el multímetro y determinar los tipos de fallos del ensamble de electrodos 10 a partir de los datos de los cambios de tensión y corriente durante un periodo de tiempo predeterminado.

Para facilitar la descripción, en el aparato de inspección 100 de la FIG. 2, se exagera el tamaño del ensamble de electrodos 10 o de una celda de batería para que sean mayores que los del comprobador de cortocircuitos 20, el multímetro 30 y la parte de determinación de fallos 40.

La presente invención incluye el comprobador de cortocircuitos 20 configurado para aplicar una tensión predeterminada al ensamble de electrodos 10, alojado o no en la caja 4, antes de inyectar un electrolito. El comprobador de cortocircuitos 20 está provisto de una fuente de alimentación predeterminada y detecta así un estado de cortocircuito del ensamble de electrodos 10 aplicando una tensión predeterminada desde la fuente de alimentación al electrodo positivo 1 y al electrodo negativo 3 del ensamble de electrodos 10. El comprobador de cortocircuitos 20 determina si el ensamble de electrodos pasa o falla aplicando una tensión predeterminada, que se establece en función del tipo o tamaño del ensamble de electrodos 10, y midiendo una corriente/tensión que se genera debido a la aplicación de la tensión y que se mide desde el ensamble de electrodos.

La FIG. 3 es un gráfico que ilustra un resultado de la determinación PASA/FALLLA mediante el comprobador de cortocircuitos de la FIG. 2.

Como se muestra en la FIG. 3, se ilustra un ejemplo en el que el comprobador de cortocircuitos 20 detecta 36 fallos altos como tipo de fallo. El término "Fallo Alto" se refiere a un fallo en un caso en el que se genera un cortocircuito en el ensamble de electrodos 10 y un valor de corriente supera un límite de medición del comprobador de cortocircuitos 20 o un límite superior de corriente establecido. Sin embargo, es posible que el comprobador de cortocircuitos 20 sólo determine un pasa/falla del ensamble de electrodos y no identifique un tipo específico de fallo. Esto se debe a que el comprobador de cortocircuitos 20 está configurado para determinar un pasa/falla con un valor de corriente o tensión medido en un punto temporal específico, e incluso cuando se pueden medir valores de corriente/tensión en diferentes puntos temporales, los datos numéricos correspondientes medidos por el comprobador de cortocircuitos 20 se volatilizan sin conservarse debido a las características del dispositivo. En consecuencia, es difícil para el comprobador de cortocircuitos 20 determinar un tipo específico de fallo, en particular, un falso negativo como el fallo de un contacto de clavija.

El aparato de inspección 100 de la presente invención incluye el multímetro 30 conectado eléctricamente al comprobador de cortocircuitos 20 para medir los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos 10 a lo largo del tiempo. Dado que el multímetro 30 no está provisto de una fuente de alimentación, el multímetro 30 no puede aplicar de forma independiente una tensión al ensamble de electrodos 10. Sin embargo, cuando el multímetro 30 está conectado eléctricamente a las terminales del comprobador de cortocircuitos 20, el multímetro 30 se encuentra en una forma de estar conectado eléctricamente al ensamble de electrodos 10 a través del comprobador de cortocircuitos 20. De este modo, los valores de tensión y corriente que no se conservan debido a la volatilidad del comprobador de cortocircuitos 20 también pueden medirse de forma continua a través del multímetro 30. El multímetro 30 puede incluir un multímetro digital (DMM) capaz de medir fácilmente la tensión, la corriente, la resistencia y similares.

El aparato de inspección de fallos 100 de la presente invención también incluye la parte de determinación de fallos 40 conectada al multímetro 30 y configurada para supervisar los cambios de tensión y corriente medidos por el multímetro 30 y determinar los tipos de fallos del ensamble de electrodos 10 a partir de los datos de los cambios de tensión y corriente durante un periodo de tiempo predeterminado. La parte de determinación de fallos 40 puede supervisar los valores de tensión y corriente medidos por el multímetro 30 a lo largo del tiempo y mostrar visualmente los cambios de los mismos en un gráfico o forma de onda. Para ello, la parte de determinación de fallos 40 incluye una parte de almacenamiento configurada para almacenar los datos de tensión y corriente recibidos del multímetro, una parte de conversión configurada para convertir un cambio en los datos a lo largo del tiempo en información visual de un gráfico o forma de onda, y una parte de determinación configurada para determinar los tipos de fallos del ensamble de electrodos a partir de los datos sobre los cambios en la tensión y la corriente durante un periodo de tiempo predeterminado. Para la conversión de datos o la determinación de fallos, la parte de determinación de fallos 40 está provista de un software predeterminado (LAP VIEW). Además, el aparato de inspección 100 de la presente invención puede incluir una parte de visualización 50 configurada para mostrar la información visual de los cambios en los datos de tensión y corriente a lo largo del tiempo en forma de gráfico o forma de onda.

Como se ha descrito anteriormente, en la presente invención, los valores de tensión y corriente a lo largo del tiempo, que son difíciles de medir utilizando el comprobador de cortocircuitos convencional, pueden medirse conectando el multímetro 30 al comprobador de cortocircuitos 20, y los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos 10 pueden supervisarse continuamente conectando el multímetro 30 a la parte de determinación de fallos 40 equipada con un software especialmente desarrollado. En la presente invención, se proporciona un multímetro barato de uso común en el campo de la ingeniería eléctrica como parte del aparato de inspección, y la parte de determinación de fallos del software predeterminado determina los tipos de fallos, de modo que es posible inspeccionar el fallo del ensamble de electrodos 10 a bajo coste sin emplear un comprobador caro como un osciloscopio o un comprobador de impulsos.

La parte de determinación de fallos 40 de la presente invención puede determinar los tipos de fallos teniendo en cuenta no sólo los cambios de tensión, sino también los cambios de corriente durante un periodo de tiempo predeterminado. Dependiendo de los tipos de fallos, del tipo y tamaño del ensamble de electrodos 10 o de una celda de batería en la que se emplee el ensamble de electrodos, o similares, el tiempo de aplicación (por ejemplo, de cientos a miles de milisegundos) de los cambios de tensión y corriente, con los que se puede determinar un fallo, puede variar.

Un método de inspección de fallos de un ensamble de electrodos antes de inyectar un electrolito de la presente invención incluye medir una tensión y una corriente de un ensamble de electrodos a lo largo del tiempo aplicando una tensión predeterminada a un electrodo positivo y a un electrodo negativo del ensamble de electrodos; y determinar al menos un tipo de fallo de fallos de entre un falso negativo, un fallo de puente y un fallo de punto a partir de los datos de los cambios en la tensión y la corriente durante un periodo de tiempo predeterminado.

De acuerdo con el método de inspección de la presente invención, en primer lugar, se aplica una tensión predeterminada al electrodo positivo y al electrodo negativo del ensamble de electrodos para medir la tensión y la corriente del ensamble de electrodos a lo largo del tiempo. La aplicación de la tensión puede realizarse mediante el comprobador de cortocircuitos 20, como se muestra en la FIG. 2. Además, la medición de la tensión y la corriente del ensamble de electrodos a lo largo del tiempo puede realizarse mediante un multímetro digital conectado al comprobador de cortocircuitos. Como se ha descrito anteriormente, con sólo conectar el multímetro digital al comprobador de cortocircuitos convencional, se pueden medir los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos a lo largo del tiempo sin necesidad de añadir una fuente de alimentación o un dispositivo independientes.

A continuación, el método de inspección de la presente invención incluye la determinación de al menos un tipo de fallo de entre un falso negativo, un fallo en puente y un fallo de punto a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente durante un periodo de tiempo predeterminado. En la presente invención, el tipo de fallos se determina considerando tanto los datos de tensión como los de corriente, no los datos de tensión o de corriente.

A continuación, se describirá con más detalle un proceso de inspección de fallos de un ensamble de electrodos de acuerdo con la presente invención.

En primer lugar, se describirá un caso en el que se detecta un ensamble de electrodos con un falso negativo de acuerdo con la presente invención.

De acuerdo con la presente invención, un ensamble de electrodos con un falso negativo puede detectarse comparando las formas de onda de tensión y corriente. En primer lugar se describirán las formas de onda de tensión y corriente de un ensamble de electrodos normal con el fin de identificar las formas de onda en un falso negativo.

La FIG. 4 es un gráfico de las formas de onda de tensión y corriente de un ensamble de electrodos normal durante un periodo de tiempo predeterminado (2200 mseg). Las formas de onda de tensión y corriente se preparan a partir de los datos medidos por el DMM-4065 de National Instruments (en lo sucesivo, d MM-4065).

Como se ilustra en el dibujo, cuando se aplica una tensión predeterminada, por ejemplo, mediante un comprobador de cortocircuitos, la forma de onda de la tensión del ensamble de electrodos normal aumenta hasta un valor predeterminado determinado de acuerdo con el tipo de ensamble de electrodos y luego disminuye tras un periodo de tiempo predeterminado. Dado que el ensamble de electrodos antes de que se inyecte un electrolito es una especie de condensador, cuando se aplica una tensión al ensamble de electrodos, en cada uno de un electrodo positivo y un electrodo negativo, se acumulan cargas de la polaridad correspondiente, de modo que una tensión de un valor predeterminado (50 V en la FIG. 4) se mide a partir del ensamble de electrodos como se muestra en la FIG. 4. En este punto, como se muestra en la FIG. 4, una corriente muestra un valor pico predeterminado y luego converge a un valor cercano a cero. Como no se inyecta electrolito, el valor de la corriente se aproxima a cero porque la resistencia del aislamiento se aproxima al infinito.

La FIG. 5 es un conjunto de gráficos que ilustran una comparación entre las formas de onda de corriente de tensión de cada uno de un ensamble de electrodo normal y un ensamble de electrodo con falso averiado, que son medidas por el aparato 100 de inspección de fallos del ensamble de electrodo de la presente invención.

En (a) de la FIG. 5 se muestran las formas de onda de tensión y corriente del ensamble de electrodos normal, que son similares a las de la FIG. 4. La forma de onda de la tensión parece ser similar a la de la FIG. 4 excepto que una tensión máxima es de 101,65 V. Además, la forma de onda de la corriente también parece cercana a cero, excepto que un pico de corriente es de 5,62 mA. Por otro lado, la forma de onda de la corriente del ensamble de electrodos con un falso negativo en (b) de la FIG. 5 es diferente. El falso negativo es un fallo debido a una desconexión del circuito o a un fallo en el contacto de clavija. Así, se puede observar que, en el caso del falso negativo, la forma de onda de la tensión es casi la misma (una tensión máxima es de 101,4 V) que la forma de onda (forma de onda normal) del ensamble de electrodos normal, pero no hay ningún pico en la forma de onda de la corriente.

Por consiguiente, de acuerdo con el método de inspección de la presente invención, en un caso en el que no haya un pico en la forma de onda de la corriente cuando la forma de onda de la tensión del ensamble de electrodos sea la forma de onda normal, se determina como un falso negativo. Las formas de onda de tensión y corriente pueden extraerse de los datos sobre los cambios de tensión y corriente supervisados por la parte de determinación de fallos 40 del aparato de inspección 100 de la presente invención (véase el software "LAP VIEW" descrito anteriormente).

Además, en la parte de determinación de fallos 40 del aparato de inspección 100 de la presente invención, en un caso en el que no hay un pico en la forma de onda de la corriente cuando la forma de onda de la tensión del ensamble de electrodos es la forma de onda normal, se determina como un falso negativo.

Mientras tanto, dependiendo del tipo de ensamble de electrodos, incluso cuando hay un pico en la forma de onda de la corriente, el pico puede ser menor que el pico del ensamble de electrodos normal. Por ejemplo, incluso en el caso de un falso negativo de fallo de un contacto de clavija, puede medirse un pequeño pico en la forma de onda de la corriente en función del estado del contacto, en lugar de una corriente que no fluya completamente. Así, puede considerarse un falso negativo incluso cuando el pico es inferior o igual a una magnitud predeterminada, además del caso en el que no hay pico en la forma de onda de la corriente.

Por consiguiente, de acuerdo con un ejemplo del método de inspección de la presente invención, en el caso en que el pico en la forma de onda de la corriente sea inferior o igual a una magnitud predeterminada cuando la forma de onda de la tensión del ensamble de electrodos sea la forma de onda normal, podrá determinarse como un falso negativo.

Además, en la parte de determinación de fallos 40 del aparato de inspección 100 de la presente invención, en el caso en que el pico en la forma de onda de la corriente sea inferior o igual a una magnitud predeterminada cuando la forma de onda de la tensión del ensamble de electrodos es la forma de onda normal, se determina como un falso negativo.

Mientras tanto, en las formas de onda de la tensión y la corriente supervisadas por el aparato de inspección 100 o similar de la presente invención, incluso cuando la forma de onda de la corriente es la misma que la forma de onda del falso negativo, cuando la forma de onda de la tensión es diferente de la forma de onda normal, no se determina como falso negativo.

De acuerdo con la presente invención, también pueden detectarse un fallo de puente y un fallo de punto, que no pueden medirse con un comprobador de cortocircuitos convencional.

El fallo de puente se refiere a un fallo en el que se produce una separación en un electrodo y una porción separada conecta un electrodo positivo y un electrodo negativo como un puente para generar un cortocircuito, y el fallo de punto se refiere a un fallo en el que se genera un agujero en forma de punto en un separador y se rompe así el aislamiento entre un electrodo positivo y un electrodo negativo.

Cuando se rompe el aislamiento entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, un valor de corriente medido en un ensamble de electrodos excede un límite de medición de un comprobador de cortocircuitos o excede o un límite superior de corriente establecido. Esto se conoce como "Fallo Alto". El comprobador de cortocircuitos convencional puede medir el Fallo Alto, pero no determinar si se trata del fallo del puente o del fallo de punto.

En un método de inspección de fallos de la presente invención, cuando un valor máximo de corriente medido desde el ensamble de electrodos excede un valor límite superior establecido cuando se aplica una tensión predeterminada al ensamble de electrodos, los ensambles de electrodos que tienen un fallo de puente y un fallo de punto pueden detectarse a partir de los datos sobre los cambios de tensión del ensamble de electrodos durante un periodo de tiempo predeterminado.

El valor límite superior del valor máximo de corriente puede ser un valor establecido determinado como Fallo Alto en el comprobador de cortocircuitos 20. Para obtener información sobre el valor máximo de corriente del ensamble de electrodos, la parte de determinación de fallos 40 del aparato de inspección 100 de la presente invención puede conectarse al comprobador de cortocircuitos 20 para recibir de él información sobre la detección de un cortocircuito. Es decir, el aparato de inspección de fallos 100 de la presente invención puede recibir información sobre una corriente, por ejemplo, del comprobador de cortocircuitos 20, y detectar el fallo de puente y el fallo de punto a partir de los datos de tensión del multímetro 30. Alternativamente, el fallo de puente y el fallo de punto pueden detectarse a partir de los datos de tensión y corriente medidos por el multímetro 30.

En el caso del fallo de puente, dado que una tensión no se incrementa significativamente incluso cuando se aplica una tensión mediante el comprobador de cortocircuitos, una tensión máxima no es mayor que en el fallo de punto. Sin embargo, cuando aumenta el número de ensambles de electrodos o celdas de batería que hay que medir, la tensión máxima del fallo de punto no es necesariamente mayor que la tensión máxima del fallo de puente. Esto se debe a que, en caso de fallo de puente, el rango de variación de la tensión máxima es grande de acuerdo con la resistencia de una porción de electrodo separada. En consecuencia, es difícil distinguir el fallo de puente y el fallo de punto sólo por la magnitud de la tensión.

En la presente realización, teniendo esto en cuenta, el fallo de puente y el fallo de punto se distinguen mediante un enfoque estadístico.

Es decir, en primer lugar, se determina si el valor máximo de corriente medido desde el ensamble de electrodos supera un valor límite superior establecido (por ejemplo, un valor de corriente suficiente para ser determinado como un Fallo Alto en el comprobador de cortocircuitos).

Cuando el valor máximo de corriente supera el valor límite superior, se hace referencia a las curvas de distribución estadística de las tensiones máximas del fallo de puente y del fallo de punto del ensamble del electrodo.

La FIG. 6 es un conjunto de gráficos que ilustran las tensiones máximas de un fallo de puente y de un fallo de punto en función de la frecuencia de cada fallo.

Los gráficos de la FIG. 6 se preparan sobre la base de los datos de las tensiones máximas medidas por el DMM-4065 para 164 ensambles de electrodos, cada uno de los cuales se determina que tiene un fallo de Fallo Alto, en un proceso de plegado cuando la tensión de prueba de un comprobador de cortocircuitos 19073 (nombre del modelo N2.1) se ajusta a 50 V. En la FIG. 6, un eje X representa la tensión máxima y un eje Y representa el número de ensambles de electrodos o celdas de batería que tienen la tensión máxima correspondiente.

Como se muestra en (a) de la FIG. 6, aunque la tensión máxima del fallo de punto suele ser mayor que la tensión máxima del fallo de puente, se observa que el caso inverso es posible en función del ensamble de electrodos. Sin embargo, puede verse que, como se muestra en (b) de la FIG. 6, la mayoría de los fallos de puente y los fallos de punto están presentes respectivamente en los lados izquierdo y derecho de un punto (véase una flecha en la FIG.

6) en la que confluyen por primera vez una curva de distribución estadística de tensión máxima, que conecta las tensiones máximas de los ensambles de electrodos con un fallo de puente, y una curva de distribución estadística de tensión máxima, que conecta las tensiones máximas de los ensambles de electrodos con un fallo de punto. En consecuencia, cuando la tensión máxima (15 V en la FIG. 6) en el punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima de ambos fallos se encuentran por primera vez se denomina tensión máxima umbral, el ensamble de electrodos que tiene una tensión máxima inferior a esta tensión máxima umbral puede determinarse como el fallo de puente y, por el contrario, el ensamble de electrodos que tiene una tensión máxima superior a la tensión máxima umbral puede determinarse como el fallo de punto.

Es decir, la parte de determinación de fallos 40 del aparato de inspección de fallos 100 de la presente invención puede determinar el fallo de puente o el fallo de punto, por ejemplo, comparando la tensión máxima umbral, que se determina a partir de las curvas de distribución estadística de tensión máxima del fallo de puente y del fallo de punto introducidas en la parte de almacenamiento u otra base de datos, y la tensión máxima entre las tensiones de los ensambles de electrodos, que se miden durante un periodo de tiempo predeterminado mediante un multímetro o similar, a lo largo del tiempo.

La FIG. 7 es un gráfico de otra realización que ilustra las tensiones máximas de un fallo de puente y de un fallo de punto en función de la frecuencia de cada fallo. El gráfico de la FIG. 7 se elabora a partir de los datos sobre las tensiones máximas medidas por el DMM-4065 para 54 ensambles de electrodos, cada uno de los cuales se determina que presenta un fallo de un Fallo Alto, en un proceso de plegado cuando la tensión de prueba de un comprobador de cortocircuitos 19073 (nombre del modelo E52) se ajusta a 200 V.

Puede observarse incluso en la presente realización que los fallos de puente tienden a estar sesgados hacia un lado izquierdo (tensión máxima inferior) y los fallos de punto tienden a estar sesgados hacia un lado derecho (tensión máxima superior) centrados en una tensión máxima umbral (55 V), que es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima de ambos fallos se encuentran por primera vez.

En consecuencia, de acuerdo con las realizaciones de la presente invención, los ensambles de electrodos de un fallo de puente y un fallo de punto también pueden detectarse fácilmente a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos durante un periodo de tiempo predeterminado.

[Descripción de los números de referencia]

1: electrodo positivo

1a: orejeta del electrodo positivo (terminal))

2: separador

3: electrodo negativo

3a: orejeta del electrodo negativo (terminal))

4: caja

10: ensamble del electrodo

20: comprobador de cortocircuitos

21: panel de visualización

30: multímetro

40: parte de determinación de fallos

50: parte de visualización

100: aparato de inspección de fallos en el ensamble de electrodos

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (100) para inspeccionar un fallo de un ensamble de electrodos (10) antes de inyectar un electrolito, el aparato (100) comprende:

un comprobador de cortocircuitos (20) configurado para detectar un cortocircuito del ensamble de electrodos (10) aplicando una tensión predeterminada a un electrodo positivo (1) y a un electrodo negativo (3) del ensamble de electrodos (10);

un multímetro (30) conectado eléctricamente al comprobador de cortocircuitos (20) y configurado para medir una tensión y una corriente del ensamble de electrodos (10) durante un periodo de tiempo predeterminado; y una parte de determinación de fallos (40) conectada al multímetro (30) y configurada para supervisar los cambios de tensión y corriente medidos por el multímetro (30) y determinar un tipo de fallo del ensamble de electrodos (10) a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente durante el periodo de tiempo predeterminado, en el que la parte de determinación de fallos (40) está configurada para detectar un falso negativo del ensamble de electrodos (10) mediante la comparación de las formas de onda de tensión y corriente,

en el que, cuando un pico de la forma de onda de la corriente, que se determina de acuerdo con un tipo de tamaño del ensamble de electrodos (10), es menor o igual que una magnitud predeterminada cuando la forma de onda de la tensión es una forma de onda normal, la parte de determinación de fallos (40) determina el fallo como falso negativo.

2. El aparato (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el multímetro (30) es un multímetro digital.

3. El aparato (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pieza de determinación de fallos (40) está conectada al comprobador de cortocircuitos (20) y recibe información sobre la detección de cortocircuitos del comprobador de cortocircuitos (20).

4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde, la parte de determinación de fallos (40) está configurada para determinar el fallo como falso negativo cuando no hay pico en la forma de onda de corriente cuando la forma de onda de tensión es una forma de onda normal.

5. El aparato (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la parte de determinación de fallos (40) está configurada para detectar si el ensamble de electrodos (10) tiene un fallo de puente o un fallo de punto a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente del ensamble de electrodos (10) con el fallo, que se determina como un Fallo Alto por el comprobador de cortocircuitos (20), durante el periodo de tiempo predeterminado, en el que un Fallo Alto es un fallo en el que se genera un cortocircuito en el ensamble de electrodos (10) y un valor de corriente supera un límite de medición del comprobador de cortocircuitos (20) o un límite superior de corriente establecido.

6. El aparato (100) de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la parte de determinación de fallos (40) determina que el ensamble de electrodos (10) que tiene una tensión máxima inferior a una tensión máxima umbral tiene el fallo de puente, y en el que la tensión máxima umbral es una tensión máxima en un punto en el que una curva de distribución estadística de la tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de puente y una curva de distribución estadística de la tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de punto se encuentran entre sí.

7. El aparato (100) de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde la parte de determinación de fallos (40) está configurada para determinar que el ensamble de electrodos (10) que tiene una tensión máxima superior a una tensión máxima umbral tiene el fallo de punto, y en el que la tensión máxima umbral es una tensión máxima en un punto en el que una curva de distribución estadística de la tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de puente y una curva de distribución estadística de la tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de punto se encuentran entre sí.

8. Un método de inspección de un fallo de un ensamble de electrodos (10) antes de inyectar un electrolito, el método comprende:

medir una tensión y una corriente del ensamble de electrodos (10) a lo largo del tiempo aplicando una tensión predeterminada a un electrodo positivo (1) y a un electrodo negativo (3) del ensamble de electrodos (10); y determinar al menos un tipo de fallo de entre un falso negativo, un fallo en puente y un fallo de punto a partir de los datos sobre los cambios de tensión y corriente durante el periodo de tiempo predeterminado,

en el que el método comprende además: cuando un pico de una forma de onda de corriente, que se determina según un tipo del ensamble de electrodos (10), es menor o igual que una magnitud predeterminada cuando una forma de onda de tensión del ensamble de electrodos (10) es una forma de onda normal, se determina como falso negativo.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde, cuando no hay pico en una forma de onda de corriente cuando una forma de onda de tensión del ensamble de electrodos (10) es una forma de onda normal, se determina como falso negativo.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 8, en donde cuando un valor de corriente máximo medido del ensamble de electrodos (10) supera un valor límite superior establecido, se detecta el ensamble de electrodos (10) que presenta el fallo de puente o el fallo de punto a partir de los datos sobre el cambio de tensión del ensamble de electrodos (10) durante el periodo de tiempo predeterminado.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde, cuando el ensamble de electrodos (10) tiene una tensión máxima inferior a una tensión máxima umbral, se determina que el ensamble de electrodos (10) tiene el fallo de puente, y en el que la tensión máxima umbral es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de puente y del ensamble de electrodos (10) con el fallo de punto se sobreponen primero entre sí.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde, cuando el ensamble de electrodos (10) tiene una tensión máxima superior a una tensión máxima umbral, se determina que el ensamble de electrodos (10) tiene el fallo de punto, y en el que la tensión máxima umbral es una tensión máxima en un punto en el que las curvas de distribución estadística de tensión máxima del ensamble de electrodos (10) con el fallo de puente y del ensamble de electrodos (10) con el fallo de punto se sobreponen por primera vez entre sí.